Как асфальт из водорослей позволит забыть о ремонте дорог

Никто не любит выбоины на дорогах, как и экологический ущерб от использования нефтепродуктов в традиционном асфальтовом битуме. Именно поэтому ученые сейчас изучают возможность замены последнего на связующее вещество, полученное из водорослей. Битум позволяет удерживать заполнитель вместе и растягиваться-сжиматься под весом проезжающего транспорта. Вещество справляется с этой задачей хорошо, пока температура окружающей среды достаточно высокая. Однако как только температура опускается ниже нуля, битум становится хрупким и растрескивается. Может быть водоросли все изменят?

Водоросли могут стать основной для дорог будущего.

Новый тип асфальта для для холодной погоды

Имея в виду эту проблему и неэкологичное нефтяное содержание битума, команда под руководством доцента Университета штата Аризона Элхама Фини недавно приступила к разработке альтернативы на основе водорослей. Предыдущие исследования ученых показали, что масло, извлеченное из водорослей, может использоваться для производства битумоподобного материала, сохраняющего гибкость при низких температурах.

В новом исследовании команда начала с оценки масел из четырех различных типов водорослей. Масло одной пресноводной зеленой микроводоросли Haematococcus pluvialis показало наибольшую устойчивость к постоянной деформации при имитации нагрузки от транспорта, плюс оно было наиболее устойчивым к повреждениям, вызванным влагой.

Более того, в лабораторных тестах, имитирующих дорожное движение в сочетании с циклами замораживания, образцы асфальта, содержащие связующее из H. pluvialis, продемонстрировали до 70% улучшения восстановления после деформации по сравнению с асфальтом на традиционном битуме.

Неприятно, согласитесь. Водоросли помогут бороться и с этим. Изображение: newatlas

Экологичные дороги

Поскольку связующее на основе водорослей не обязательно будет таким же дешевым, как битум, оно, вероятно, будет использоваться для замены или компенсации части битума в асфальтовых смесях, а не для полной замены. По крайней мере пока.

На основе компьютерных моделей подсчитано, что на каждый 1% «биосвязующего» в асфальтовой смеси чистые выбросы углерода этой смеси будут снижены на 4,5%. Следовательно, если смесь будет содержать около 22% биосвязующего, она теоретически станет углеродно нейтральной.

Когда выйдет новый асфальт

Открытие представляет собой значительный шаг в направлении снижения зависимости дорожной инфраструктуры от нефтепродуктов. Водоросли быстро растут, поглощают углекислый газ в процессе фотосинтеза и могут культивироваться на территориях, непригодных для традиционного сельского хозяйства, что делает их привлекательным возобновляемым ресурсом.

Дорожное строительство может сильно измениться. Изображение: Строительство.RU

Исследование также показывает, что биосвязующее из водорослей может улучшить способность асфальта к самовосстановлению — свойство, которое позволит микротрещинам заживать естественным образом, продлевая срок службы дорожного покрытия без необходимости частого ремонта. Это особенно важно для регионов с суровыми климатическими условиями, где циклы замерзания и оттаивания ускоряют разрушение традиционного асфальта.

Статья об исследовании, в котором также участвовали ученые из Тихоокеанской северо-западной национальной лаборатории, была недавно опубликована в журнале ACS Sustainable Chemistry & Engineering. Следующим этапом станет масштабирование производства и полевые испытания на реальных участках дорог для подтверждения долговременной эффективности биосвязующего в различных климатических зонах.

Переход на биоматериалы в дорожном строительстве может стать частью глобальной стратегии декарбонизации транспортной инфраструктурв. Это поможет достижению целей по снижению выбросов парниковых газов и созданию более устойчивой экономики замкнутого цикла.